(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
透光性材料にて形成され、前記チャンバー内にて先端に基板を載置して支持する支持ピンと、
前記チャンバーに収容された基板に光を照射して加熱するフラッシュランプを備えた光照射手段と、
前記支持ピンの基端から先端に向けて光を入射する投光手段と、
前記支持ピンの先端から基端に向けて導かれた光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された光の光量を所定の閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記比較手段は、前記チャンバー内に基板が搬入されて前記支持ピンに載置されたときに比較を行うとともに、前記光照射手段から光照射が行われた後に比較を行うことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
載置面上に基板を載置して前記支持ピンに対して相対的に昇降する保持部をさらに備え、
前記保持部が下降したときには前記支持ピンの先端が前記載置面から突出するとともに、前記保持部が上昇したときには前記載置面が前記支持ピンの先端よりも上方に位置し、
前記光照射手段は、前記支持ピンの先端よりも上方に上昇した前記保持部に保持された基板に光を照射し、
前記比較手段は、前記保持部が下降して前記支持ピンの先端が前記載置面から突出しているときに比較を行うことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
前記投光手段および前記受光手段と前記支持ピンとの間で光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端を前記支持ピンの基端に対して押圧する押圧手段と、
をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
前記投光手段および前記受光手段と前記支持ピンとの間で光を導く光ファイバーをさらに備え、
前記支持ピンの基端と前記光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすことを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて先端に基板を載置して支持する支持ピンと、
透光性材料にて形成され、前記支持ピンに支持された基板に先端が対向するように配置された棒状のガイド部材と、
前記チャンバーに収容された基板に光を照射して加熱するフラッシュランプを備えた光照射手段と、
前記ガイド部材の基端から先端に向けて光を入射する投光手段と、
前記ガイド部材の先端から基端に向けて導かれた光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された光の光量を所定の閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記比較手段は、前記チャンバー内に基板が搬入されて前記支持ピンに載置されたときに比較を行うとともに、前記光照射手段から光照射が行われた後に比較を行うことを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱処理装置において、
前記投光手段および前記受光手段と前記ガイド部材との間で光を導く光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端を前記ガイド部材の基端に対して押圧する押圧手段と、
をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項５記載の熱処理装置において、
前記投光手段および前記受光手段と前記ガイド部材との間で光を導く光ファイバーをさらに備え、
前記ガイド部材の基端と前記光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記透光性材料は石英であることを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記透光性材料はサファイアであることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イオン注入後の半導体ウェハーのイオン活性化工程においては、ハロゲンランプを使用したランプアニール装置が一般的に使用されていた。このようなランプアニール装置においては、半導体ウェハーを、例えば、１０００℃ないし１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより、半導体ウェハーのイオン活性化を実行している。そして、このような熱処理装置においては、ハロゲンランプより照射される光のエネルギーを利用することにより、毎秒数百度程度の速度で基板を昇温する構成となっている。
【０００３】
一方、近年、半導体デバイスの高集積化が進展し、ゲート長が短くなるにつれて接合深さも浅くすることが望まれている。しかしながら、毎秒数百度程度の速度で半導体ウェハーを昇温する上記ランプアニール装置を使用して半導体ウェハーのイオン活性化を実行した場合においても、半導体ウェハーに打ち込まれたボロンやリン等のイオンが熱によって深く拡散するという現象が生ずることが判明した。このような現象が発生した場合においては、接合深さが要求よりも深くなり過ぎ、良好なデバイス形成に支障が生じることが懸念される。
【０００４】
このため、キセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」とするときにはキセノンフラッシュランプを意味する）を使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、イオンが注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリセカンド以下）に昇温させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。キセノンフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、従来のハロゲンランプよりも波長が短く、シリコンの半導体ウェハーの基礎吸収帯とほぼ一致している。よって、キセノンフラッシュランプから半導体ウェハーにフラッシュ光を照射したときには、透過光が少なく半導体ウェハーを急速に昇温することが可能である。また、数ミリセカンド以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できることも判明している。このため、キセノンフラッシュランプによる極短時間の昇温であれば、イオンを深く拡散させることなく、イオン活性化のみを実行することができるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フラッシュランプを使用した熱処理装置においては、極めて高いエネルギーを有するフラッシュ光を瞬間的に半導体ウェハーに照射するため、一瞬で半導体ウェハーの表面温度が急速に上昇する。このウェハー表面近傍での急速な昇温によって半導体ウェハーに極めて大きな熱応力が作用し、半導体ウェハーが粉々に割れる現象（Shattering）が知られている。この粉砕現象が生じた場合、処理後にチャンバーを開放すると微細な破片がチャンバー外部に拡散して周辺装置をも汚染することとなり、チャンバー内部のみならず周辺装置の清掃も必要となる。従って、フラッシュ照射時に半導体ウェハーの粉砕現象が生じた場合には、その割れを確実に検知して破片をチャンバー内に閉じ込めることが装置の復帰時間短縮に重要となる。このためには、フラッシュ照射後にチャンバー内の半導体ウェハーの有無を確認すれば良い。
【０００７】
しかしながら、例えば特許文献１に開示されるようなフラッシュランプを使用した熱処理装置においては、フラッシュ光のエネルギーを効率良く利用するために、フラッシュランプと半導体ウェハーとの距離が非常に小さく、しかもその間には石英窓が存在している。さらには、照射されるフラッシュ光の均一性を向上させるために隣接するフラッシュランプの間隔が非常に狭い。このため、半導体ウェハーの有無を検知するためのセンサーを別途設置することが極めて困難であった。
【０００８】
また、チャンバー内にセンサーを設置できたとしても、フラッシュランプを使用した熱処理装置では特許文献１に開示のように、半導体ウェハーを５００℃程度にまで予備加熱するためのホットプレートがチャンバー内に設けられている上に、強烈なフラッシュ光を受けることとなるため、センサー自体が損傷する問題もある。その結果、従来においては、フラッシュ照射時に半導体ウェハーの粉砕現象が生じた場合であっても、それを直ちに検出することができず、チャンバーを開放して初めて認識されることとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバーを開放することなくチャンバー内の基板の有無を検出することができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、透光性材料にて形成され、前記チャンバー内にて先端に基板を載置して支持する支持ピンと、前記チャンバーに収容された基板に光を照射して加熱するフラッシュランプを備えた光照射手段と、前記支持ピンの基端から先端に向けて光を入射する投光手段と、前記支持ピンの先端から基端に向けて導かれた光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された光の光量を所定の閾値と比較する比較手段と、を備え、前記比較手段は、前記チャンバー内に基板が搬入されて前記支持ピンに載置されたときに比較を行うとともに、前記光照射手段から光照射が行われた後に比較を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、載置面上に基板を載置して前記支持ピンに対して相対的に昇降する保持部をさらに備え、前記保持部が下降したときには前記支持ピンの先端が前記載置面から突出するとともに、前記保持部が上昇したときには前記載置面が前記支持ピンの先端よりも上方に位置し、前記光照射手段は、前記支持ピンの先端よりも上方に上昇した前記保持部に保持された基板に光を照射し、前記比較手段は、前記保持部が下降して前記支持ピンの先端が前記載置面から突出しているときに比較を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記投光手段および前記受光手段と前記支持ピンとの間で光を導く光ファイバーと、前記光ファイバーの先端を前記支持ピンの基端に対して押圧する押圧手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記投光手段および前記受光手段と前記支持ピンとの間で光を導く光ファイバーをさらに備え、前記支持ピンの基端と前記光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて先端に基板を載置して支持する支持ピンと、透光性材料にて形成され、前記支持ピンに支持された基板に先端が対向するように配置された棒状のガイド部材と、前記チャンバーに収容された基板に光を照射して加熱するフラッシュランプを備えた光照射手段と、前記ガイド部材の基端から先端に向けて光を入射する投光手段と、前記ガイド部材の先端から基端に向けて導かれた光を受光する受光手段と、前記受光手段によって受光された光の光量を所定の閾値と比較する比較手段と、を備え、前記比較手段は、前記チャンバー内に基板が搬入されて前記支持ピンに載置されたときに比較を行うとともに、前記光照射手段から光照射が行われた後に比較を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記投光手段および前記受光手段と前記ガイド部材との間で光を導く光ファイバーと、前記光ファイバーの先端を前記ガイド部材の基端に対して押圧する押圧手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記投光手段および前記受光手段と前記ガイド部材との間で光を導く光ファイバーをさらに備え、前記ガイド部材の基端と前記光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記透光性材料は石英であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９の発明は、請求項１から請求項７のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記透光性材料はサファイアであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、支持ピン上に基板が存在しているか否かによって相違する受光光量のレベルを検知してチャンバーを開放することなくチャンバー内の基板の有無を検出することができる。
【００２１】
特に、請求項１および請求項２の発明によれば、基板を載置して支持する支持ピンを投受光のためのプローブとして利用しているため、検出センサを設置するための新たなスペースをチャンバー内に設ける必要はない。
【００２２】
特に、請求項３の発明によれば、光ファイバーの先端を支持ピンの基端に対して押圧するため、光ファイバーと支持ピンとが必ず当接して隙間が無くなり、両者間における光の伝達が円滑に行われる。
【００２３】
特に、請求項４の発明によれば、支持ピンの基端と光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすため、屈折率の相違に起因した界面での反射が生じなくなり、光ファイバーと支持ピンとの間における光の伝達が円滑に行われる。
【００２４】
特に、請求項６の発明によれば、光ファイバーの先端をガイド部材の基端に対して押圧するため、光ファイバーとガイド部材とが必ず当接して隙間が無くなり、両者間における光の伝達が円滑に行われる。
【００２５】
特に、請求項７の発明によれば、ガイド部材の基端と光ファイバーの先端との間を屈折液で満たすため、屈折率の相違に起因した界面での反射が生じなくなり、光ファイバーとガイド部材との間における光の伝達が円滑に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図２】図１の熱処理装置のガス路を示す断面図である。
【図３】保持部の構成を示す断面図である。
【図４】ホットプレートを示す平面図である。
【図５】図１の熱処理装置の構成を示す側断面図である。
【図６】ウェハー検出機構の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】光ケーブルの取り付けを示す図である。
【図８】光ケーブルの取り付け機構を拡大した図である。
【図９】図１の熱処理装置における半導体ウェハーの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】ウェハー検出機構の構成の他の例を示すブロック図である。
【図１１】光ケーブルと支持ピンとの間に屈折液を満たした図である。
【図１２】熱処理装置の他の構成例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
まず、本発明に係る熱処理装置の全体構成について概説する。図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す側断面図である。熱処理装置１は基板として略円形の半導体ウェハーＷに光を照射してその半導体ウェハーＷを加熱するランプアニール装置である。
【００２９】
熱処理装置１は、半導体ウェハーＷを収容する略円筒形状のチャンバー６と、複数のフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５と、を備える。また、熱処理装置１は、チャンバー６およびランプハウス５に設けられた各動作機構を制御して半導体ウェハーＷの熱処理を実行させる制御部３を備える。
【００３０】
チャンバー６は、ランプハウス５の下方に設けられており、略円筒状の内壁を有するチャンバー側部６３、および、チャンバー側部６３の下部を覆うチャンバー底部６２によって構成される。また、チャンバー側部６３およびチャンバー底部６２によって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。熱処理空間６５の上方は上部開口６０とされており、上部開口６０にはチャンバー窓６１が装着されて閉塞されている。
【００３１】
チャンバー６の天井部を構成するチャンバー窓６１は、石英により形成された円板形状部材であり、ランプハウス５から出射された光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。チャンバー６の本体を構成するチャンバー底部６２およびチャンバー側部６３は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されており、チャンバー側部６３の内側面の上部のリング６３１は、光照射による劣化に対してステンレススチールより優れた耐久性を有するアルミニウム（Ａｌ）合金等で形成されている。
【００３２】
また、熱処理空間６５の気密性を維持するために、チャンバー窓６１とチャンバー側部６３とはＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓６１の下面周縁部とチャンバー側部６３との間にＯリングを挟み込むとともに、クランプリング９０をチャンバー窓６１の上面周縁部に当接させ、そのクランプリング９０をチャンバー側部６３にネジ止めすることによって、チャンバー窓６１をＯリングに押し付けている。
【００３３】
チャンバー底部６２には、保持部７を貫通して半導体ウェハーＷをその下面（ランプハウス５からの光が照射される側とは反対側の面）から支持するための複数（本実施の形態では３本）の支持ピン７０が立設されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、チャンバー６の外部から取り付けられている。また、本実施形態の支持ピン７０は、チャンバー６内における半導体ウェハーＷの有無を検出するための投受光プローブとしての機能をも兼ね備えているが、これについては後に詳述する。
【００３４】
チャンバー側部６３は、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための搬送開口部６６を有し、搬送開口部６６は、軸６６２を中心に回動するゲートバルブ１８５により開閉可能とされる。チャンバー側部６３における搬送開口部６６とは反対側の部位には熱処理空間６５に処理ガス（例えば、窒素（Ｎ2）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガス、あるいは、酸素（０2）ガス等）を導入する導入路８１が形成され、その一端は弁８２を介して図示省略の給気機構に接続され、他端はチャンバー側部６３の内部に形成されるガス導入バッファ８３に接続される。また、搬送開口部６６には熱処理空間６５内の気体を排出する排出路８６が形成され、弁８７を介して図示省略の排気機構に接続される。
【００３５】
図２は、チャンバー６をガス導入バッファ８３の位置にて水平面で切断した断面図である。図２に示すように、ガス導入バッファ８３は、図１に示す搬送開口部６６の反対側においてチャンバー側部６３の内周の約１／３に亘って形成されており、導入路８１を介してガス導入バッファ８３に導かれた処理ガスは、複数のガス供給孔８４から熱処理空間６５内へと供給される。
【００３６】
また、熱処理装置１は、チャンバー６の内部において半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持しつつ光照射前にその保持する半導体ウェハーＷの予備加熱を行う略円板状の保持部７と、保持部７をチャンバー６の底面であるチャンバー底部６２に対して昇降させる保持部昇降機構４と、を備える。図１に示す保持部昇降機構４は、略円筒状のシャフト４１、移動板４２、ガイド部材４３（本実施の形態ではシャフト４１の周りに３本配置される）、固定板４４、ボールネジ４５、ナット４６およびモータ４０を有する。チャンバー６の下部であるチャンバー底部６２には保持部７よりも小さい直径を有する略円形の下部開口６４が形成されており、ステンレススチール製のシャフト４１は、下部開口６４を挿通して、保持部７（厳密には保持部７のホットプレート７１）の下面に接続されて保持部７を支持する。
【００３７】
移動板４２にはボールネジ４５と螺合するナット４６が固定されている。また、移動板４２は、チャンバー底部６２に固定されて下方へと伸びるガイド部材４３により摺動自在に案内されて上下方向に移動可能とされる。また、移動板４２は、シャフト４１を介して保持部７に連結される。
【００３８】
モータ４０は、ガイド部材４３の下端部に取り付けられる固定板４４に設置され、タイミングベルト４０１を介してボールネジ４５に接続される。保持部昇降機構４により保持部７が昇降する際には、駆動部であるモータ４０が制御部３の制御によりボールネジ４５を回転し、ナット４６が固定された移動板４２がガイド部材４３に沿って鉛直方向に移動する。この結果、移動板４２に固定されたシャフト４１が鉛直方向に沿って移動し、シャフト４１に接続された保持部７が図１に示す半導体ウェハーＷの受渡位置と図５に示す半導体ウェハーＷの処理位置との間で滑らかに昇降する。
【００３９】
移動板４２の上面には略半円筒状（円筒を長手方向に沿って半分に切断した形状）のメカストッパ４５１がボールネジ４５に沿うように立設されており、仮に何らかの異常により移動板４２が所定の上昇限界を超えて上昇しようとしても、メカストッパ４５１の上端がボールネジ４５の端部に設けられた端板４５２に突き当たることによって移動板４２の異常上昇が防止される。これにより、保持部７がチャンバー窓６１の下方の所定位置以上に上昇することはなく、保持部７とチャンバー窓６１との衝突が防止される。
【００４０】
また、保持部昇降機構４は、チャンバー６の内部のメンテナンスを行う際に保持部７を手動にて昇降させる手動昇降部４９を有する。手動昇降部４９はハンドル４９１および回転軸４９２を有し、ハンドル４９１を介して回転軸４９２を回転することより、タイミングベルト４９５を介して回転軸４９２に接続されるボールネジ４５を回転して保持部７の昇降を行うことができる。
【００４１】
チャンバー底部６２の下側には、シャフト４１の周囲を囲み下方へと伸びる伸縮自在のベローズ４７が設けられ、その上端はチャンバー底部６２の下面に接続される。一方、ベローズ４７の下端はベローズ下端板４７１に取り付けられている。べローズ下端板４７１は、鍔状部材４１１によってシャフト４１にネジ止めされて取り付けられている。保持部昇降機構４により保持部７がチャンバー底部６２に対して上昇する際にはベローズ４７が収縮され、下降する際にはべローズ４７が伸張される。そして、保持部７が昇降する際にも、ベローズ４７が伸縮することによって熱処理空間６５内の気密状態が維持される。
【００４２】
図３は、保持部７の構成を示す断面図である。保持部７は、半導体ウェハーＷを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート（加熱プレート）７１、および、ホットプレート７１の上面（保持部７が半導体ウェハーＷを保持する側の面）に設置されるサセプタ７２を有する。保持部７の下面には、既述のように保持部７を昇降するシャフト４１が接続される。サセプタ７２は石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）により形成され、その上面には半導体ウェハーＷの位置ずれを防止するピン７５が設けられる。サセプタ７２は、その下面をホットプレート７１の上面に面接触させてホットプレート７１上に設置される。これにより、サセプタ７２は、ホットプレート７１からの熱エネルギーを拡散してサセプタ７２上面に載置された半導体ウェハーＷに伝達するとともに、メンテナンス時にはホットプレート７１から取り外して洗浄可能とされる。
【００４３】
ホットプレート７１は、ステンレススチール製の上部プレート７３および下部プレート７４にて構成される。上部プレート７３と下部プレート７４との間には、ホットプレート７１を加熱するニクロム線等の抵抗加熱線７６が配設され、導電性のニッケル（Ｎｉ）ロウが充填されて封止されている。また、上部プレート７３および下部プレート７４の端部はロウ付けにより接着されている。
【００４４】
図４は、ホットプレート７１を示す平面図である。図４に示すように、ホットプレート７１は、保持される半導体ウェハーＷと対向する領域の中央部に同心円状に配置される円板状のゾーン７１１および円環状のゾーン７１２、並びに、ゾーン７１２の周囲の略円環状の領域を周方向に４等分割した４つのゾーン７１３〜７１６を備え、各ゾーン間には若干の間隙が形成されている。また、ホットプレート７１には、支持ピン７０が挿通される３つの貫通孔７７が、ゾーン７１１とゾーン７１２との隙間の周上に１２０°毎に設けられる。
【００４５】
６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、相互に独立した抵抗加熱線７６が周回するように配設されてヒータが個別に形成されており、各ゾーンに内蔵されたヒータにより各ゾーンが個別に加熱される。保持部７に保持された半導体ウェハーＷは、６つのゾーン７１１〜７１６に内蔵されたヒータにより加熱される。また、ゾーン７１１〜７１６のそれぞれには、熱電対を用いて各ゾーンの温度を計測するセンサ７１０が設けられている。各センサ７１０は略円筒状のシャフト４１の内部を通り制御部３に接続される。
【００４６】
ホットプレート７１が加熱される際には、センサ７１０により計測される６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が予め設定された所定の温度になるように、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が制御部３により制御される。制御部３による各ゾーンの温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Derivative)制御により行われる。ホットプレート７１では、半導体ウェハーＷの熱処理（複数の半導体ウェハーＷを連続的に処理する場合は、全ての半導体ウェハーＷの熱処理）が終了するまでゾーン７１１〜７１６のそれぞれの温度が継続的に計測され、各ゾーンに配設された抵抗加熱線７６への電力供給量が個別に制御されて、すなわち、各ゾーンに内蔵されたヒータの温度が個別に制御されて各ゾーンの温度が設定温度に維持される。なお、各ゾーンの設定温度は、基準となる温度から個別に設定されたオフセット値だけ変更することが可能とされる。
【００４７】
６つのゾーン７１１〜７１６にそれぞれ配設される抵抗加熱線７６は、シャフト４１の内部を通る電力線を介して電力供給源（図示省略）に接続されている。電力供給源から各ゾーンに至る経路途中において、電力供給源からの電力線は、マグネシア（マグネシウム酸化物）等の絶縁体を充填したステンレスチューブの内部に互いに電気的に絶縁状態となるように配置される。なお、シャフト４１の内部は大気開放されている。
【００４８】
図６は、ウェハー検出機構の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の支持ピン７０は、透光性材料である石英にて形成された棒状の部材である。すなわち、支持ピン７０は、半導体ウェハーＷを載置するためのみならず、導光ロッドとしても機能する。支持ピン７０は、チャンバー６のチャンバー底部６２に立設されている。半導体ウェハーＷは、チャンバー６内にて支持ピン７０の先端７０ａに載置されて支持される。
【００４９】
一方、支持ピン７０の基端７０ｂは、チャンバー６の外部に位置しており、光ケーブル１６を介して投光部１１および受光部１２と接続されている。基端７０ｂは研磨面とされている。光ケーブル１６の一端は支持ピン７０の基端７０ｂと対向しており、他端は２つのケーブル１６ａ，１６ｂに分岐されている。ケーブル１６ａ，１６ｂのそれぞれは、複数本（本実施形態では１６本）の石英ガラスの光ファイバーを束ねて被覆を施したものである。よって、２本のケーブル１６ａ，１６ｂが合流して形成される光ケーブル１６の上記一端は３２本の光ファイバーの束である。なお、光ケーブル１６を構成する光ファイバーの本数は３２本に限定されるものではなく任意の数とすることができる。
【００５０】
ケーブル１６ａと接続される投光部１１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えて可視光または赤外光を発光する。ケーブル１６ｂと接続される受光部１２は、例えばフォトダイオードにて構成されている。投光部１１からケーブル１６ａに投光された光は支持ピン７０の基端７０ｂから入射し、支持ピン７０の内部を先端７０ａに向けて導かれる。一方、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂに向けて導かれた光はケーブル１６ｂを介して受光部１２によって受光される。すなわち、光ケーブル１６（分岐したケーブル１６ａ，１６ｂを含む）は投光部１１および受光部１２と支持ピン７０との間で光を導く。
【００５１】
受光部１２は、受光した光を電気信号に変換してアンプ１３に出力する。アンプ１３は電気信号を適当に増幅して積分回路１４に出力する。積分回路１４は、電気信号から高周波ノイズを除去してコンパレータ１５に送信する。コンパレータ１５は、送信された電気信号の電圧値と予め定められた設定電圧値との比較を行う。コンパレータ１５による比較結果は制御部３に伝達されるようにしても良い。
【００５２】
図７は、光ケーブル１６の取り付けを示す図である。チャンバー底部６２の外面（熱処理空間６５とは反対側の面）にはネジ１７２によって取り付けブロック１７１が固設されている。支持ピン７０は、取り付けブロック１７１およびチャンバー底部６２を貫通して設けられる。チャンバー底部６２の貫通孔は支持ピン７０よりも若干大きく、支持ピン７０は当該貫通孔に遊貫して設けられる。その一方、支持ピン７０は取り付けブロック１７１に対してはＯリング１７３を介して取り付けられている。すなわち、支持ピン７０と取り付けブロック１７１との間には上下２カ所にＯリング１７３が挟み込まれており、これらＯリング１７３によって熱処理空間６５と外部雰囲気とがシールされるとともに支持ピン７０の自由な移動が規制される。なお、チャンバー底部６２と取り付けブロック１７１との間にもＯリングが挟み込まれてシールされている。
【００５３】
取り付けブロック１７１の下部には支持ピン７０の貫通孔を取り囲むように雄ネジ１７４が固設されている。一方、光ケーブル１６の先端（上記一端）の周囲にも雌ネジ１６１が固定して設けられている。雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に螺合させることによって、光ケーブル１６の先端が支持ピン７０の基端７０ｂに当接されて押圧される。すなわち、Ｏリング１７３を介して取り付けブロック１７１に取り付けられた支持ピン７０の基端７０ｂに光ケーブル１６の先端が押し付けられる。
【００５４】
光ケーブル１６の取り付け手順についてさらに説明を続ける。雌ネジ１６１を取り付けブロック１７１に取り付ける前に、図７（ａ）に示すように、支持ピン７０の基端７０ｂを取り付けブロック１７１の下端から突出させておく。その後、図７（ｂ）に示すように、光ケーブル１６の先端を支持ピン７０の基端７０ｂに押し付けつつ、雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に螺合させることにより、支持ピン７０が光ケーブル１６によって取り付けブロック１７１に押し込まれる。そして、図８に示すように、雌ネジ１６１を雄ネジ１７４に完全に螺合させると、光ケーブル１６の先端がＯリング１７３によって挟み込まれた支持ピン７０の基端７０ｂに対して押圧された状態となる。
【００５５】
次に、ランプハウス５は、筐体５１の内側に、複数本（本実施形態では３０本）のキセノンフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ５２と、を備えて構成される。また、ランプハウス５の筐体５１の底部にはランプ光放射窓５３が装着されている。ランプハウス５の床部を構成するランプ光放射窓５３は、石英により形成された板状部材である。ランプハウス５がチャンバー６の上方に設置されることにより、ランプ光放射窓５３がチャンバー窓６１と相対向することとなる。ランプハウス５は、チャンバー６内にて保持部７に保持される半導体ウェハーＷにランプ光放射窓５３およびチャンバー窓６１を介してフラッシュランプＦＬから光を照射することにより半導体ウェハーＷを加熱する。
【００５６】
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持部７に保持される半導体ウェハーＷの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。
【００５７】
キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。
【００５８】
また、リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ５２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を保持部７の側に反射するというものである。リフレクタ５２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。このような粗面化加工を施しているのは、リフレクタ５２の表面が完全な鏡面であると、複数のフラッシュランプＦＬからの反射光の強度に規則パターンが生じて半導体ウェハーＷの表面温度分布の均一性が低下するためである。
【００５９】
また、制御部３は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部３のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。図６に示したウェハー検出機構の動作も制御部３によって制御されている。
【００６０】
上記の構成以外にも熱処理装置１は、半導体ウェハーＷの熱処理時にフラッシュランプＦＬおよびホットプレート７１から発生する熱エネルギーによるチャンバー６およびランプハウス５の過剰な温度上昇を防止するため、様々な冷却用の構造を備えている。例えば、チャンバー６のチャンバー側部６３およびチャンバー底部６２には水冷管（図示省略）が設けられている。また、ランプハウス５は、内部に気体流を形成して排熱するための気体供給管５５および排気管５６が設けられて空冷構造とされている（図１参照）。また、チャンバー窓６１とランプ光放射窓５３との間隙にも空気が供給され、ランプハウス５およびチャンバー窓６１を冷却する。
【００６１】
次に、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順について簡単に説明する。ここで処理対象となる半導体ウェハーＷはイオン注入法により不純物（イオン）が添加された半導体基板であり、添加された不純物の活性化が熱処理装置１によるフラッシュ加熱処理により実行される。図９は、熱処理装置１における半導体ウェハーＷの処理手順を示すフローチャートである。図９に示す半導体ウェハーＷの処理手順は、制御部３が熱処理装置１の各動作機構を制御することによって実行される。
【００６２】
まず、保持部７が図５に示す処理位置から図１に示す受渡位置に下降する（ステップＳ１）。「処理位置」とは、フラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷに光照射が行われるときの保持部７の位置であり、図５に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー６に半導体ウェハーＷの搬出入が行われるときの保持部７の位置であり、図１に示す保持部７のチャンバー６内における位置である。熱処理装置１における保持部７の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部７は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。
【００６３】
保持部７はチャンバー６に設置された支持ピン７０に対して昇降するものであり、図１に示すように、保持部７が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部６２に近接し、支持ピン７０の先端７０ａが保持部７を貫通して保持部７の載置面（サセプタ７２の上面）から上方に突出する。逆に、図５に示すように、保持部７が処理位置まで上昇するとチャンバー窓６１に近接し、保持部７の載置面が支持ピン７０の先端７０ａよりも上方に位置する。
【００６４】
次に、保持部７が受渡位置に下降した後、弁８２が開かれてチャンバー６の熱処理空間６５内に常温の窒素ガスが導入される。それと同時に、弁８７が開かれて熱処理空間６５内の気体が排気される（ステップＳ２）。チャンバー６に供給された窒素ガスは、熱処理空間６５においてガス導入バッファ８３から図２中に示す矢印ＡＲ４の方向へと流れ、排出路８６および弁８７を介してユーティリティ排気により排気される。また、チャンバー６に供給された窒素ガスの一部は、べローズ４７の内側に設けられる排出口（図示省略）からも排出される。
【００６５】
続いて、ゲートバルブ１８５が開いて搬送開口部６６が開放され、装置外部の搬送ロボットにより搬送開口部６６を介して半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、複数の支持ピン７０上に載置される（ステップＳ３）。なお、半導体ウェハーＷの搬入時におけるチャンバー６への窒素ガスのパージ量は約４０リットル／分とされている。また、以下で説明する各ステップにおいて、チャンバー６には常に窒素ガスが供給および排気され続けており、窒素ガスの供給量は半導体ウェハーＷの処理工程に合わせて様々に変更される。
【００６６】
半導体ウェハーＷがチャンバー６内に搬入され、搬送ロボットがチャンバー６から退出した後、ゲートバルブ１８５により搬送開口部６６が閉鎖される。そして、本実施形態においては、搬送開口部６６が閉鎖された時点でウェハー載置判定を行う（ステップＳ４）。具体的には、図６に示したウェハー検出機構の投光部１１から光ケーブル１６を介して支持ピン７０の基端７０ｂに光を入射する。支持ピン７０に入射された光は基端７０ｂから先端７０ａに向けて導かれる。
【００６７】
ここで、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されている場合には、投光部１１から光ケーブル１６を介して支持ピン７０に入射された光が半導体ウェハーＷの裏面によって多量に反射され、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと向かう。一方、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されていない場合には、支持ピン７０に入射された光の一部のみが先端７０ａにて反射されて基端７０ｂへと向かう。すなわち、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されている場合といない場合とでは、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと導かれる反射光の光量が大きく異なる。
【００６８】
支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと向かった反射光は光ケーブル１６を介して受光部１２によって受光されて電気信号に変換され、ウェハー検出機構の回路に入る。その電気信号はアンプ１３によって増幅され積分回路１４を通って高周波ノイズが除去された後、コンパレータ１５に送信される。コンパレータ１５は、その電気信号の電圧と予め定められた設定電圧値（閾値）との比較を行う。すなわち、コンパレータ１５は間接的に、受光部１２によって受光された光の光量と閾値との比較を行う。
【００６９】
支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されている場合には、受光部１２によって受光される反射光の光量が多く、コンパレータ１５に送信される電気信号の電圧レベルが高い。逆に、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されていない場合には、受光部１２によって受光される反射光の光量が少なく、電気信号の電圧レベルも低い。よって、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されている場合の電圧値とされていない場合の電圧値とを予め実験等によって求めておき、それらの平均値を上記比較の閾値として設定しておけば、コンパレータ１５によって半導体ウェハーＷの有無を検出することができる。すなわち、電気信号の電圧値が設定された閾値よりも高い場合には、反射光は半導体ウェハーＷによって反射されたものであり、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されていると判断することができる。一方、電気信号の電圧値が設定された閾値よりも低い場合には、反射光は支持ピン７０の先端７０ａのみによって反射されたものであり、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されていないと判断することができる。
【００７０】
ステップＳ４のウェハー載置判定において、コンパレータ１５による比較の結果電気信号の電圧値が閾値よりも低く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが存在していないと判断されたときには、何らかの搬送トラブルが生じたものと考えられるため、直ちに処理を中断し、熱処理装置１の復帰作業を行う。
【００７１】
一方、電気信号の電圧値が閾値よりも高く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが問題なく載置されていると判断されたときには、保持部昇降機構４により保持部７が受渡位置からチャンバー窓６１に近接した処理位置にまで上昇する（ステップＳ５）。保持部７が受渡位置から上昇する過程において、半導体ウェハーＷは支持ピン７０から保持部７のサセプタ７２へと渡され、サセプタ７２の上面に載置・保持される。保持部７が処理位置にまで上昇するとサセプタ７２に保持された半導体ウェハーＷも処理位置に保持されることとなる。なお、コンパレータ１５での比較結果に基づいて制御部３が支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を判定し、無しと判定した場合には警告発報或いは熱処理装置１の停止処理を行い、有りと判定した場合にはステップＳ５以降の処理を続行するようにしても良い。
【００７２】
ホットプレート７１の６つのゾーン７１１〜７１６のそれぞれは、各ゾーンの内部（上部プレート７３と下部プレート７４との間）に個別に内蔵されたヒータ（抵抗加熱線７６）により所定の温度まで加熱されている。保持部７が処理位置まで上昇して半導体ウェハーＷが保持部７と接触することにより、その半導体ウェハーＷはホットプレート７１に内蔵されたヒータによって予備加熱されて温度が次第に上昇する（ステップＳ６）。
【００７３】
この処理位置にて約６０秒間の予備加熱が行われ、半導体ウェハーＷの温度が予め設定された予備加熱温度Ｔ１まで上昇する。予備加熱温度Ｔ１は、半導体ウェハーＷに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない、２００℃ないし８００℃程度、好ましくは３５０℃ないし５５０℃程度とされる。また、保持部７とチャンバー窓６１との間の距離は、保持部昇降機構４のモータ４０の回転量を制御することにより任意に調整することが可能とされている。
【００７４】
約６０秒間の予備加熱時間が経過した後、保持部７が処理位置に位置したまま制御部３の制御によりランプハウス５のフラッシュランプＦＬから半導体ウェハーＷへ向けてフラッシュ光が照射される（ステップＳ７）。すなわち、支持ピン７０の先端７０ａよりも上方に上昇した保持部７に保持された半導体ウェハーＷにフラッシュ光が照射される。このとき、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー６内の保持部７へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてからチャンバー６内へと向かい、これらのフラッシュ光の照射により半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱が行われる。フラッシュ加熱は、フラッシュランプＦＬからの閃光照射により行われるため、半導体ウェハーＷの表面温度を短時間で上昇することができる。
【００７５】
すなわち、ランプハウス５のフラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒ないし１０ミリ秒程度の極めて短く強い閃光である。そして、フラッシュランプＦＬからの閃光照射によりフラッシュ加熱される半導体ウェハーＷの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで上昇し、半導体ウェハーＷに添加された不純物が活性化された後、表面温度が急速に下降する。このように、熱処理装置１では、半導体ウェハーＷの表面温度を極めて短時間で昇降することができるため、半導体ウェハーＷに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、半導体ウェハーＷ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。なお、添加不純物の活性化に必要な時間はその熱拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であっても活性化は完了する。
【００７６】
また、フラッシュ加熱の前に保持部７により半導体ウェハーＷを予備加熱しておくことにより、フラッシュランプＦＬからの閃光照射によって半導体ウェハーＷの表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させることができる。
【００７７】
フラッシュ加熱が終了し、処理位置における約１０秒間の待機の後、保持部７が保持部昇降機構４により再び図１に示す受渡位置まで下降する（ステップＳ８）。保持部７が処理位置から受渡位置まで下降する過程において、半導体ウェハーＷは保持部７から支持ピン７０へと渡され、支持ピン７０によって支持される。但し、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生していた場合には、保持部７が受渡位置まで下降しても支持ピン７０によって半導体ウェハーＷが支持されることは無い。
【００７８】
本実施形態においては、フラッシュ加熱後に保持部７が受渡位置まで下降した時点でウェハー割れ判定を行う（ステップＳ９）。このウェハー割れ判定の処理内容はステップＳ４のウェハー載置判定と同じである。すなわち、投光部１１から支持ピン７０の基端７０ｂに光を入射するとともに、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと導かれる反射光を受光部１２によって受光し、コンパレータ１５によって反射光の光量と閾値との比較を行う。
【００７９】
コンパレータ１５による比較の結果電気信号の電圧値が閾値よりも低く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが存在していないと判断されたときには、フラッシュ加熱時に半導体ウェハーＷの割れが発生していたものと考えられるため、搬送開口部６６を開放することなく直ちに処理を中断し、熱処理装置１の復帰作業を行う。
【００８０】
一方、電気信号の電圧値が閾値よりも高く、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが問題なく載置されていると判断されたときには、ゲートバルブ１８５により閉鎖されていた搬送開口部６６が開放され、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷは装置外部の搬送ロボットにより搬出され（ステップＳ１０）、熱処理装置１における半導体ウェハーＷのフラッシュ加熱処理が完了する。なお、上記のステップＳ４と同様に、コンパレータ１５での比較結果に基づいて制御部３が支持ピン７０上の半導体ウェハーＷの有無を判定し、無しと判定した場合には警告発報或いは熱処理装置１の停止処理を行い、有りと判定した場合にはステップＳ１０の処理を実行するようにしても良い。
【００８１】
以上のように、熱処理装置１は、投光部１１から支持ピン７０の基端７０ｂに光を入射するとともに、支持ピン７０の先端７０ａから基端７０ｂへと導かれる反射光を受光部１２によって受光し、コンパレータ１５によって反射光の光量と閾値との比較を行うことにより、支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されているか否かを判定している。支持ピン７０上に半導体ウェハーＷが載置されているか否かによって反射光の光量には明確な差異があり、その間に閾値を設定しておけば、チャンバー６を開放することなく（つまり、ゲートバルブ１８５によって搬送開口部６６を開放することなく）チャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無を確実に検出することができる。
【００８２】
特に、本実施形態においては、本来半導体ウェハーＷの受け渡しを行うためにチャンバー６に設置されている石英製の支持ピン７０を投受光のプローブとしても利用している。このため、検出センサを設置するための新たなスペースをチャンバー６に設ける必要はない。
【００８３】
また、石英製の支持ピン７０であれば、保持部７のホットプレート７１からの熱にも耐性があり、しかもフラッシュ加熱時には保持部７の下方に位置することとなるため、フラッシュ光が支持ピン７０の先端７０ａから入射して受光部１２を損傷するおそれも無い。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、光ファイバーの束にて構成された光ケーブル１６の先端が支持ピン７０の基端７０ｂに対して押圧されているため、光ケーブル１６の先端は必ず支持ピン７０の基端７０ｂに当接することとなる。光ケーブル１６の先端と支持ピン７０の基端７０ｂとが僅かでも離間していると、その隙間に空気層が形成されることとなり、石英と空気との屈折率の相違に起因して光の伝達が阻害されるおそれがある。本実施形態のように、光ケーブル１６の先端を支持ピン７０の基端７０ｂに押圧して双方が必ず当接するようにしていれば、光ケーブル１６と支持ピン７０との間の隙間が無くなり、それらの間における光の伝達が阻害されること無く円滑に行われる。その結果、支持ピン７０を利用したチャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無の検出を確実に行うことができる。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、アンプ１３によって増幅された電気信号を積分回路１４によってノイズ除去してからコンパレータ１５によって閾値と比較するというハードウェア構成を用いた比較判定を行っていたが、これをコンピュータを用いたソフトウェアによる比較判定を行うようにしても良い。図１０は、ウェハー検出機構の構成の他の例を示すブロック図である。同図において、図６と同一の要素については同一の符合を付している。
【００８６】
図１０のウェハー検出機構が図６と異なるのは、アンプ１３にＡ／Ｄ変換器１７を介してコンピュータ１８を接続している点である。アンプ１３によって増幅されたアナログの電気信号はＡ／Ｄ変換器１７によってディジタル信号に変換されてコンピュータ１８に入力される。コンピュータ１８は予めインストールされているソフトウェアを実行することによって、入力されたディジタル信号のレベルを所定の閾値と比較する。このようにソフトウェアによる比較判定を行っても、上記実施形態と同様に、チャンバー６を開放することなくチャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無を確実に検出することができる。
【００８７】
特に、図１０のような構成を用いてソフトウェアによる比較判定を行った場合には、閾値の設定変更を容易に行うことができる。すなわち、熱処理装置１のメンテナンス等において支持ピン７０の調整作業を行ったときや投光部１１の交換を行ったときに反射光の光量が変化することがある。また、反射光の光量が経時的に変化することもある。このような場合は閾値の設定変更が必要となるのであるが、図１０に示す如きウェハー検出機構においてはコンピュータを用いたソフトウェアによる比較判定を行っているため、極めて容易に閾値の設定変更を行うことができ、作業工数を削減することができる。なお、コンピュータ１８として熱処理装置１の制御部３を用いるようにしても良い。
【００８８】
また、上記実施形態においては、光ケーブル１６の先端を支持ピン７０の基端７０ｂに押圧して双方間の隙間を無くすようにしていたが、これに代えて図１１に示すように、光ケーブル１６の先端と支持ピン７０の基端７０ｂとの間を屈折液１６５で満たすようにしても良い。屈折液１６５は、所定の屈折率を有するように調整された液体である。屈折液１６５の屈折率は石英の屈折率と同程度が好ましい。光ケーブル１６の先端と支持ピン７０の基端７０ｂとの間を屈折液１６５で満たせば、屈折率の相違に起因した界面での反射が生じなくなり、光ケーブル１６と支持ピン７０との間での光の伝達が阻害されること無く円滑に行われる。その結果、上記実施形態と同様に、支持ピン７０を利用したチャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無の検出を確実に行うことができる。もっとも、屈折液１６５を用いる場合には、屈折液１６５を塗布する工程が必要となるため、光ケーブル１６の取り付け作業を簡素化する観点からは上記実施形態のようにした方が好ましい。また、屈折液１６５を比較的粘性の高い屈折ペーストとしても良い。
【００８９】
また、上記実施形態においては、半導体ウェハーＷの受け渡しを行うための支持ピン７０を投受光のプローブとして利用していたが、専用の光ガイド部材をチャンバー６に設置するようにしても良い。図１２は、熱処理装置の他の構成例を示す側断面図である。
【００９０】
図１２に示す熱処理装置１ａが図１の熱処理装置１と相違するのは、ウェハー検出機構の光ケーブル１６を接続した光ガイド部材９０をチャンバー６のチャンバー底部６２に立設している点である。図１２における残余の構成については図１と同じであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９１】
光ガイド部材９０は、透光性材料である石英にて形成された棒状の部材であり、チャンバー６のチャンバー底部６２を貫通して立設されている。光ガイド部材９０は、その先端が支持ピン７０に支持された半導体ウェハーＷに対向するとともに、基端がチャンバー６の外部に位置するように設けられている。光ガイド部材９０の基端は光ケーブル１６を介して投光部１１および受光部１２と接続されている。光ガイド部材９０と光ケーブル１６との接続については、図７，図８と同様に光ケーブル１６の先端を光ガイド部材９０の基端に対して押圧して双方間の隙間を無くすようにしても良いし、図１１と同様に光ガイド部材９０の基端と光ケーブル１６の先端との間を屈折液１６５で満たすようにしても良い。なお、支持ピン７０に半導体ウェハーＷが載置されたときに、光ガイド部材９０の先端は当該半導体ウェハーＷの裏面に当接しても良いし、僅かに間隔隔てて近接するように構成されていても良い。
【００９２】
この光ガイド部材９０を用いた半導体ウェハーＷの検出手法および熱処理装置１ａにおける半導体ウェハーＷの処理手順は上記実施形態と同様である。このような専用の光ガイド部材９０を用いた場合であっても、上記実施形態と同様に、チャンバー６を開放することなくチャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無を確実に検出することができる。また、光ケーブル１６と光ガイド部材９０との間の隙間が無くなり、それらの間における光の伝達が阻害されること無く円滑に行われため、光ガイド部材９０を利用したチャンバー６内の半導体ウェハーＷの有無の検出を確実に行うことができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、支持ピン７０（または光ガイド部材９０）を構成する透光性材料を石英としていたが、これに代えて透光性材料をサファイアとしても良い。石英に比較してサファイアは赤外光の透過性が高く、投光部１１が赤外光を投光する場合にはサファイアを用いた方が好ましい。
【００９４】
また、ウェハー検出機構と接続する支持ピン７０は、チャンバー底部６２に立設された３本の支持ピン７０のうちの１本のみであっても良いし、２本または３本であっても良い。
【００９５】
また、上記実施形態の図９の処理手順においては、半導体ウェハーＷの検出をステップＳ４およびステップＳ９の２回行うようにしていたが、目的に応じていずれか１回のみ行うようにしても良い。また、図９のウェハー載置判定（ステップＳ４）およびウェハー割れ判定（ステップＳ９）以外の工程にて半導体ウェハーＷの検出を行うようにしても良い。もっとも、半導体ウェハーＷの検出は、保持部７が下降して支持ピン７０の先端７０ａが保持部７の載置面から突出しているときに行うのが望ましい。
【００９６】
また、上記実施形態においては、ランプハウス５に３０本のフラッシュランプＦＬを備えるようにしていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュランプＦＬの本数は任意の数とすることができる。また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。
【００９７】
また、本発明に係る熱処理装置によって処理対象となる基板は半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板であっても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１，１ａ  熱処理装置
３  制御部
４  保持部昇降機構
５  ランプハウス
６  チャンバー
７  保持部
１１  投光部
１２  受光部
１３  アンプ
１４  積分回路
１５  コンパレータ
１６  光ケーブル
１７  Ａ／Ｄ変換器
１８  コンピュータ
６１  チャンバー窓
６５  熱処理空間
７０  支持ピン
７１  ホットプレート
７２  サセプタ
９０  光ガイド部材
１６１  雌ネジ
１６５  屈折液
１７１  取り付けブロック
１７３  Ｏリング
１７４  雄ネジ
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  半導体ウェハー
【図１】
0005469890.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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